Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 52 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 52 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

52 = 32 + 20
= 32 + 16 + 4

= 1⋅32 + 1⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 52 = (11.0100)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1.0010.0111)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1.0010.0111)2 = 1⋅1 + 1⋅2 + 1⋅4 + 0⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 0⋅64 + 0⋅128 + 1⋅256= 295

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1.0010.0111)2 = 295

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 160 und 126.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

160
= 2 ⋅ 80
= 2 ⋅ 2 ⋅ 40
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 20
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 10
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 5

126
= 2 ⋅ 63
= 2 ⋅ 3 ⋅ 21
= 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 7

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

2(die 2 kommt sowohl in 160 als auch 126 insgesamt 1 mal vor)

Da 2 = 2 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 2 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 160 und 126 ist somit :
ggT(160,126) = 2

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 22 und 60.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

22
= 2 ⋅ 11

60
= 2 ⋅ 30
= 2 ⋅ 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt in 60 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 60 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 60 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 11(die 11 kommt in 22 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 ⋅ 11 = 660 sind nun alle Primteiler von 22 und alle Primteiler von 60 enthalten. Also ist 660 ein Vielfaches von 22 und 60. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 22 oder 60 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 22 und 60 ist somit :
kgV(22,60) = 660

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 96 und 46.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 96 und 46

=>96 = 2⋅46 + 4
=>46 = 11⋅4 + 2
=>4 = 2⋅2 + 0

also gilt: ggt(96,46)=2

Binär und Hexdezimal aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 187 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 187 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

187 = 128 + 59
= 128 + 32 + 27
= 128 + 32 + 16 + 11
= 128 + 32 + 16 + 8 + 3
= 128 + 32 + 16 + 8 + 2 + 1

= 1⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 187 = (1011.1011)2

Um die Zahl 187 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:

Theoretisch könnte man 187 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.

Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1011)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1 = 11 = (B)16

(1011)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1 = 11 = (B)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1011.1011)2 = (BB)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Gib alle Teiler von 99 an:

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Wir suchen alle Teiler von 99. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 99 ist, teilen wir 99 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 99 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 99, denn 99 = 1 ⋅ 99, also ist auch 99 ein Teiler.

2 ist kein Teiler von 99, denn 99 = 2 ⋅ 49 + 1.

3 ist Teiler von 99, denn 99 = 3 ⋅ 33, also ist auch 33 ein Teiler.

4 ist kein Teiler von 99, denn 99 = 4 ⋅ 24 + 3.

5 ist kein Teiler von 99, denn 99 = 5 ⋅ 19 + 4.

6 ist kein Teiler von 99, denn 99 = 6 ⋅ 16 + 3.

7 ist kein Teiler von 99, denn 99 = 7 ⋅ 14 + 1.

8 ist kein Teiler von 99, denn 99 = 8 ⋅ 12 + 3.

9 ist Teiler von 99, denn 99 = 9 ⋅ 11, also ist auch 11 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 10 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 10 ⋅ 10 = 100 > 99, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 99:
1, 3, 9, 11, 33, 99

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 10⬜8 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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1. Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.

Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜8.

Da an der letzten Stelle eine 8 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 08, 28, 48, 68, 88 durch 4 teilbar sind).

2. Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

0: Dann wäre die Zahl 1008, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 0 + 8 = 9, also durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 1028, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 2 + 8 = 11, also nicht durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 1048, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 4 + 8 = 13, also nicht durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 1068, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 6 + 8 = 15, also durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 1088, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 8 + 8 = 17, also nicht durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 0 und 6.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 30 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 30 bilden:

2 + 28 = 30, dabei ist 28 aber keine Primzahl

3 + 27 = 30, dabei ist 27 aber keine Primzahl

5 + 25 = 30, dabei ist 25 aber keine Primzahl

7 + 23 = 30, dabei ist 23 auch eine Primzahl

7 und 23 wären also zwei Primzahlen mit 7 + 23 = 30

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 33 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 33 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

33
= 3 ⋅ 11